專利名稱：適用于水溶性高分子材料使用的高溫抗氧化穩(wěn)定劑及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，特別涉及適用于水溶性高分子材料使用的高溫抗氧化穩(wěn)定劑及其制法。
水溶性高分子材料廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和生活消費的各個方面，但在世界各國對環(huán)境保護日益嚴格的今天，各國對工業(yè)有機溶劑的排放均有嚴格限制，這就使得水溶性高分子材料的應(yīng)用具有特別重要的意義。在實際應(yīng)用中，高分子的氧化降解仍是一個十分突出的問題，這對于水溶性高分子材料同樣至關(guān)重要。雖然，在常溫條件和較短使用期限內(nèi)，高分子的氧化降解問題容易被人們所忽視，但是，隨著溫度升高，或者在聚合物生產(chǎn)和使用過程中帶入的有害雜質(zhì)，即使是溶解于水溶液中的微量氧氣，也會引起聚合物嚴重的氧化降解，導(dǎo)致溶液物理性能急劇下降，參見《聚合物通報》雜志1981年，第5期，第31頁(G.Muller；polymer Bulletin(1981)，5，31)和《高分子材料科學(xué)與工程》雜志2000年，第16卷，第1期，第113頁以及第2期，第112頁的內(nèi)容。目前在一些工業(yè)部門，水溶性高分子的氧化降解問題已給生產(chǎn)造成了很大困難，例如，石油工業(yè)中三次采油技術(shù)需要使用大量水溶性高分子(如聚丙烯酰胺和黃原膠)用以提高注入水的粘度，擴大波及率，而在高溫油藏和深井條件下，聚合物的氧化降解問題就變得非常突出。而目前適用于高分子水溶液的水溶性抗氧化穩(wěn)定劑，遠比聚烯烴高分子適用的油溶性抗氧化穩(wěn)定劑的品種少，又普遍存在高溫條件下穩(wěn)定效果差、使用量大的問題。因此，尋求適用于高溫條件下的新型高效抗氧化降解的水溶性穩(wěn)定劑，是生產(chǎn)上急待解決的重要問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于水溶性高分子材料使用的高溫抗氧化穩(wěn)定劑及其制法。以期解決高分子水溶液的水溶性抗氧化穩(wěn)定劑，在高溫條件下穩(wěn)定效果差、抗氧化降解效果不理想、以及使用量大等問題。
本發(fā)明的高溫抗氧化穩(wěn)定劑，屬于復(fù)合型穩(wěn)定劑，它由硫脲和過渡金屬化合物復(fù)合而成，其中，硫脲與過渡金屬化合物的重量比為0.5～50。
所述的過渡金屬化合物包括鎳、鈷、鋅等金屬鹵素化合物、硝酸鹽、硫酸鹽和醋酸鹽。
本發(fā)明適用于水溶性高分子材料的高溫抗氧化穩(wěn)定劑，根據(jù)其組份也可稱為硫脲/過渡金屬離子復(fù)合物。
本發(fā)明的高溫抗氧化穩(wěn)定劑的制法如下，以重量百分比計在常溫下，分別把硫脲和過渡金屬化合物溶于去離子水中，使其濃度分別為1.0～5.0％，待完全溶解后，再將二種溶液混合，使其硫脲與過渡金屬化合物的重量比為0.5～50，然后在室溫下密封保存2-4天，達到穩(wěn)定后即制備成適用于水溶性高分子材料的高溫抗氧化穩(wěn)定劑。
本發(fā)明的復(fù)合型高溫抗氧化穩(wěn)定劑的使用方法如下，以重量百分比計把水溶性高分子化合物(如部分水解聚丙烯酰胺HPAM)溶于鹽水中，使其濃度為1.0％。然后加入上述制備好的硫脲/過渡金屬離子復(fù)合物，并用鹽水稀釋，最后使水溶性高分子化合物的濃度為0.2％，而硫脲/過渡金屬離子復(fù)合物的濃度為0.01～0.20％。
本發(fā)明的復(fù)合型高溫抗氧化穩(wěn)定劑具有如下三個特點1.采用了硫脲/過渡金屬離子復(fù)合物形式，利用其超加和作用，使得對聚合物的抗氧化穩(wěn)定效果比之使用單一組分有很大提高，如表1所示。復(fù)合型穩(wěn)定劑在90℃下經(jīng)400小時老化，其粘度保持率是不加穩(wěn)定劑時的6倍，是單一組分的3-4倍。
表1 復(fù)合型穩(wěn)定劑的增強效果 HPAM濃度0.2％鹽水溶液. 2.本發(fā)明的復(fù)合型穩(wěn)定劑，在高溫下具有特別優(yōu)良的抗氧化降解穩(wěn)定作用，而且還具有較長的使用壽命。
3.復(fù)合型穩(wěn)定劑能夠產(chǎn)生自動再生作用，使得穩(wěn)定劑的有效組分消耗速度減慢，有利于延長工作壽命，從而提高了水溶性高分子的質(zhì)量和使用期限。
本發(fā)明的硫脲/過渡金屬離子復(fù)合型穩(wěn)定劑，適合于在水溶性高分子材料中使用，它具有高效、高溫抗氧化降解優(yōu)良性能，特別適合石油工業(yè)、紡織工業(yè)、造紙工業(yè)等行業(yè)，在高溫條件下作為水溶性聚合物溶液的穩(wěn)定劑使用。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步描述。實施例1.以重量百分比計。
在常溫下，把5份重量的硫脲溶于去離子水中，配成5％的溶液，把2份重量的氯化鈷溶于去離子水中，配成2％的溶液，待溶解完全后，二者按重量比為1∶1的比例混合，室溫下密封避光保存3天，使之達到穩(wěn)定，得到適用于水溶性高分子材料的高溫抗氧化穩(wěn)定劑。
將10g部分水解丙烯酰胺(HPAM)溶于濃度為2％的鹽水溶液中，配成1％濃度的HPAM溶液，然后在100ml容量瓶中，加入20g配好的1％HPAM溶液和上述配制的1∶1硫脲/氯化鈷混合液0.2g，用2％鹽水補充到刻度，即得穩(wěn)定劑濃度為0.01％，聚合物濃度為0.2％的試樣溶液。
把試樣溶液移入玻璃管中，在空氣存在下封管，置于恒溫箱中，在70℃溫度下進行老化試驗，老化50小時，測得粘度保留率為87％，穩(wěn)定比值為4.4。 實施例2.以重量百分比計。
按照實施例1的配制方法，配成含硫脲/氯化鈷重量比為4∶1，穩(wěn)定劑濃度為0.05％的0.2％HPAM試樣溶液。置于90℃溫度下老化300小時，測得粘度保留率72％，穩(wěn)定比值為5.1。實施例3.以重量百分比計。
按照實施例1的配制方法，配成含硫脲/氯化鈷重量比為3∶2，穩(wěn)定劑濃度為0.05％的0.2％HPAM試樣溶液。置于90℃溫度下老化300小時，測得高分子溶液的粘度保留率為75％，穩(wěn)定比值為5.4。實施例4.以重量百分比計。
按照實施例1的配制方法，用硝酸鎳代替氯化鈷，配制成含硫脲/硝酸鎳重量比為1∶1，濃度為0.05％的復(fù)合穩(wěn)定劑的0.2％HPAM溶液，在70℃溫度下老化50小時，測得HPAM溶液的粘度保留率為68％，穩(wěn)定比值為3.4。對比例.
采用其它類型穩(wěn)定劑加到0.2％的HPAM溶液中，進行相同條件的試驗，在70℃溫度下，老化50小時，結(jié)果列于表2。
表2 HPAM水溶液添加不同穩(wěn)定劑的老化結(jié)果
粘度保留率分級I級0-20％，II級20-40％，III級40-60％，VI級60-80％，V級＞80％穩(wěn)定劑濃度0.01％以上結(jié)果表明，在多種穩(wěn)定劑中，單獨使用時效果都不理想，其中以硫脲較好些，但在高溫下消耗速度都較快，有效使用壽命短。而由硫脲和過渡金屬組成的復(fù)合穩(wěn)定劑，高溫穩(wěn)定作用顯著，有較長使用壽命，這一優(yōu)點主要來源于兩組分相互作用產(chǎn)生的超加和效應(yīng)以及自動再生的功能。
權(quán)利要求
1.一種適用于水溶性高分子材料的高溫抗氧化穩(wěn)定劑，其特征在于該高溫抗氧化穩(wěn)定劑由硫脲和過渡金屬化合物復(fù)合而成，其中，硫脲與過渡金屬化合物的重量比為0.5～50。
2.如權(quán)利要求1所述的適用于水溶性高分子材料的高溫抗氧化穩(wěn)定劑，其特征在于所述的過渡金屬化合物包括鎳、鈷、鋅金屬的鹵素化合物、硝酸鹽、硫酸鹽和醋酸鹽。
3.如權(quán)利要求1-2所述的適用于水溶性高分子材料的高溫抗氧化穩(wěn)定劑的制法，其特征在于以重量百分比計，在常溫下，分別把硫脲和過渡金屬化合物溶于去離子水中，使其濃度分別為1.0～5.0％，待完全溶解后，再將二種溶液混合，使其硫脲與過渡金屬化合物的重量比為0.5～50，然后在室溫下密封保存2-4天，達到穩(wěn)定后即制備成適用于水溶性高分子材料的高溫抗氧化穩(wěn)定劑。
4.如權(quán)利要求3所述的適用于水溶性高分子材料的高溫抗氧化穩(wěn)定劑的制法，其特征在于所述的過渡金屬化合物包括鎳、鈷、鋅金屬的鹵素化合物、硝酸鹽、硫酸鹽和醋酸鹽。
全文摘要
本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域,特別涉及適用于水溶性高分子材料使用的高溫抗氧化穩(wěn)定劑及其制法。該穩(wěn)定劑屬于復(fù)合型穩(wěn)定劑,由硫脲和過渡金屬化合物復(fù)合而成,其制法是:以重量百分比計,在常溫下,分別把硫脲和過渡金屬化合物溶于去離子水中,使其濃度分別為1.0～5.0%,待完全溶解后,再將二種溶液混合,使其硫脲與過渡金屬化合物的重量比為0.5～50,然后在室溫下避光密封保存2－4天,達到穩(wěn)定后即制備成適用于水溶性高分子材料的高溫抗氧化穩(wěn)定劑。它適合于在水溶性高分子材料中使用,具有高效、高溫抗氧化降解優(yōu)良性能,在高溫條件下作為水溶性聚合物溶液的穩(wěn)定劑使用。
文檔編號C08K13/00GK1376729SQ0111000
公開日2002年10月30日 申請日期2001年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月23日
發(fā)明者朱麟勇, 王爾鑒, 李妙貞, 常志英 申請人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所